AUTEURS: R. TROMP TH. SMITS P. VAN HOEFLAKEN

Transcriptie

1 DOCENTENHANDLEIDING NIEUWE NATUUR- EN SCHEIKUNDE NATUUR- EN SCHEIKUNDE VOOR DE ONDERBOUW 1-2 VMBO-KGT AUTEURS: R. TROMP TH. SMITS P. VAN HOEFLAKEN MET MEDEWERKING VAN: G. ALTENA A. BOOTS L. VAN DER VELPEN DERDE DRUK MALMBERG 'S-HERTOGENBOSCH

2 INHOUDSOPGAVE Inhoudsopgave Deel 1 Over Nova De methode in hoofdlijnen... 3 Opbouw Leerstof Contexten Vaardigheden Practica Demonstratieproeven Opgaven Extra stof Keuzestof Informatieopdrachten Test Jezelf Proeven Algemeen Organisatie Instructies en vragen Een verslag maken Thuisopdrachten Algemeen Organisatie Beoordeling Open onderzoek Algemeen Leren onderzoeken... 8 Organisatie Beoordeling Plannen Twee voorbeelden Het epack voor de leerling Het epack voor de docent Planning Gebruiksaanwijzing Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Röntgenstralen Paragraaf 2 Indicatoren Paragraaf 3 Geluidsdragers Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Stoffen Paragraaf 2 Materialen Paragraaf 3 Massa en volume Paragraaf 4 Dichtheid Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Vast, vloeibaar en gasvormig Paragraaf 2 Thermometers Paragraaf 3 Kookpunt en smeltpunt Paragraaf 4 Water als oplosmiddel Paragraaf 5 Lucht en luchtdruk Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Warmtebronnen Paragraaf 2 Aardgas verbranden Paragraaf 3 Geleiding Paragraaf 4 Stroming Paragraaf 5 Straling DiAc Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 De stroomkring Paragraaf 2 Spanningsbronnen Paragraaf 3 Schakelingen Paragraaf 4 Elektrische energie Paragraaf 5 Elektriciteit en veiligheid DiAc Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Licht en schaduw Paragraaf 2 Spiegelbeelden Paragraaf 3 Licht en kleur Paragraaf 4 Infrarood en ultraviolet Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Bewegingen vastleggen Paragraaf 2 Gemiddelde snelheid Paragraaf 3 Versneld - eenparig - vertraagd Paragraaf 4 Remmen en botsen DiAc Hoofdstuk Uitgangspunten Paragraaf 1 Geluid maken en horen Paragraaf 2 Toonhoogte en frequentie Paragraaf 3 Geluidssterkte Paragraaf 4 Geluidsoverlast bestrijden DiAc Deel 3 Informatie Materiaallijst

3 Deel 1 Over Nova 1.1 De methode in hoofdlijnen Opbouw Elk deel van Nova bestaat uit leerlingen- en docentenmateriaal. De leerlingen werken met een handboek waarin de theorie staat, en een werkboek met opgaven, practica en Test-Jezelf-vragen. De leerlingen kunnen de gemaakte opgaven nakijken met een uitwerkingenboek: een ingevuld werkboek waarin alle opgaven voorbeeldig zijn uitgewerkt. Via het epack krijgen de leerlingen toegang tot de Novawebsite. Daar vinden ze een ruim aanbod aan digitaal leermateriaal: instaptoetsen, begrippenlijsten, computerlessen, een kennisspel, oefentoetsen enzovoort. Er is ook een epack voor docenten met eindtoetsen in verschillende digitale formats, de docentenhandleiding en templates voor een digitaal schoolbord. Daarnaast verschijnt regelmatig het Nova E-zine, de nieuwsbrief van Nova, met actueel nieuws en nuttige informatie Leerstof Voor deel 1-2 hebben we leerstof gekozen die dicht bij de leefwereld van de leerlingen staat. De meer abstracte onderdelen van de leerstof komen in de vervolgdelen aan de orde. Zo sluit de methode aan bij de ontwikkeling van het abstractievermogen van de leerlingen. De methode sluit aan bij de herziene kerndoelen die sinds 1 augustus 2006 van kracht zijn (zie figuur 1). De onderwerpen die in de kerndoelen genoemd worden, komen allemaal in deel 1-2 aan de orde. Met name kerndoel 32 is in dit verband relevant: De leerling leert te werken met theorieën en modellen door onderzoek te doen naar natuurkundige en scheikundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging, energie en materie. In deel 1-2 van Nova worden natuur- en scheikunde geïntegreerd aangeboden. Dit komt het duidelijkst naar voren in de eerste vier hoofdstukken, waarin natuur- en scheikunde naadloos in elkaar overgaan. Bij de ordening van de leerstof zijn we uitgegaan van een deels concentrische opbouw. De meeste onderwerpen die in deel 1-2 behandeld worden, komen in de delen voor het derde en vierde leerjaar weer terug, en worden dan verdiept en uitgebreid Contexten In Nova wordt elk onderdeel van de leerstof gekoppeld aan een bepaalde context. Gezien de kerndoelen en de examenprogramma s ligt dat voor de hand. De leerlingen moeten niet alleen theoretische kennis verwerven, maar die ook praktisch kunnen toepassen. Vergelijk kerndoel 29, waarin staat dat de leerling moet leren om (natuur- en scheikundige) sleutelbegrippen te verbinden met situaties in het dagelijks leven. Figuur 1 de herziene kerndoelen Mens en natuur MENS EN NATUUR 28. De leerling leert vragen over natuurwetenschappelijke, technologische en zorggerelateerde onderwerpen om te zetten in onderzoeksvragen, een dergelijk onderzoek over een natuurwetenschappelijk onderwerp uit te voeren en de uitkomsten daarvan te presenteren. 29. De leerling leert kennis te verwerven over en inzicht te verkrijgen in sleutelbegrippen uit het gebied van de levende en niet-levende natuur, en leert deze sleutelbegrippen te verbinden met situaties in het dagelijks leven. 30. De leerling leert dat mensen, dieren en planten in wisselwerking staan met elkaar en hun omgeving (milieu), en dat technologische en natuurwetenschappelijke toepassingen de duurzame kwaliteit daarvan zowel positief als negatief kunnen beïnvloeden. 31. De leerling leert onder andere door praktisch werk kennis te verwerven over en inzicht te verkrijgen in processen uit de levende en niet-levende natuur en hun relatie met omgeving en milieu. 32. De leerling leert te werken met theorieën en modellen door onderzoek te doen naar natuurkundige en scheikundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging, energie en materie. 33. De leerling leert door onderzoek kennis te verwerven over voor hem relevante technische producten en systemen, leert deze kennis naar waarde te schatten en op planmatige wijze een technisch product te ontwerpen en te maken. 34. De leerling leert hoofdzaken te begrijpen van bouw en functie van het menselijk lichaam, verbanden te leggen met het bevorderen van lichamelijke en psychische gezondheid, en daarin een eigen verantwoordelijkheid te nemen. 35. De leerling leert over zorg en leert zorgen voor zichzelf, anderen en zijn omgeving, en hoe hij de veiligheid van zichzelf en anderen in verschillende leefsituaties (wonen, leren, werken, uitgaan, verkeer) positief kan beïnvloeden. 3

4 DEEL 1 OVER NOVA De meeste hoofdstukken hebben één hoofdcontext, zoals Elektriciteit thuis of Geluid om je heen. Die hoofdcontext wordt geïntroduceerd op de eerste pagina s van het hoofdstuk, in de openingsfoto en de inleidende tekst. Foto en tekst zijn bedoeld als aanleiding om bij de hoofdcontext stil te staan, en relevante voorkennis te activeren. In de paragrafen wordt de context niet tot in details behandeld. De leerlingen moeten leren om zelf verbanden te leggen tussen de leerstof en de wereld om hen heen. De tekst van de paragrafen zet de leerlingen daarom wel op het goede spoor, maar kauwt niet alles voor: veel verbanden moeten de leerlingen zelf leggen, door de opgaven en opdrachten in het werkboek te maken. In de extra stof (aan het eind van elke paragraaf) en de keuzestof (aan het eind van ieder hoofdstuk) wordt nog eens vanuit een andere invalshoek naar de hoofdcontext gekeken. De leerlingen hoeven deze leerstof niet te beheersen om het vak met succes te kunnen volgen. Wel gaat de context meer voor ze leven, als u ze met deze leerstof aan het werk zet. Bovendien kunnen ze zo ervaring opdoen met het zelfstandig verwerken van informatie Vaardigheden Met Nova kunt u systematisch werken aan algemene en vakgebonden vaardigheden. In deel 1-2 wordt een tiental belangrijke vaardigheden aangeboden, in de vorm van concrete, puntsgewijze instructies. U vindt deze vaardigheden achter in het handboek, waar ze gemakkelijk geraadpleegd kunnen worden. De eerste keer dat een vaardigheid aan de orde komt, wordt dat aangegeven in het werkboek. Het ligt voor de hand om op dat moment de vaardigheid aan te leren. Dat kan het beste aan de hand van een concrete opdracht: een opgave, een proef of eigen onderzoek. Vaak moeten de leerlingen zo'n vaardigheid later in het jaar opnieuw gebruiken. Ze moeten de bijbehorende instructie dan zelf opzoeken achter in het handboek. We gaan ervan uit dat de leerlingen dit zelfstandig (leren) doen. Daarom verwijzen we als regel niet opnieuw naar de benodigde vaardigheid. Vaardigheden leer je het beste in de praktijk. Vandaar dat Nova veel aanknopingspunten biedt voor praktisch werk, in de vorm van proeven, thuisopdrachten en eigen onderzoek. De leerlingen worden op allerlei manieren door de methode aan het werk gezet. is het ook mogelijk, zoals bij de thuisopdrachten en het open onderzoek, om uw leerlingen zelf een opdracht te laten kiezen. We hebben er rekening mee gehouden dat u sommige opdrachten zult overslaan. De paragrafen met leerstof veronderstellen niet dat de leerlingen bepaalde proeven hebben uitgevoerd; ze zijn op zichzelf genomen goed te begrijpen. Ook zijn de thuisopdrachten en het eigen onderzoek niet noodzakelijk voor een goed begrip van de theorie. U kunt deze opdrachten naar eigen inzicht in uw lessen opnemen Practica Het onderdeel Practicum in het werkboek bestaat uit drie onderdelen: proeven; thuisopdrachten; eigen onderzoek. Proeven zijn opdrachten met practicumapparatuur die de leerlingen op school uitvoeren. Ze kunnen verschillende doelen hebben. Bij sommige proeven gaat het erom dat de leerlingen leren werken met bepaalde apparatuur, zoals een maatcilinder, een brander of een spanningsmeter. Zie bijvoorbeeld proef 2 Werken met de brander in hoofdstuk 3. Andere proeven ondersteunen de begripsontwikkeling. U kunt ze gebruiken als een inleiding op, of een illustratie bij de theorie. Dat geldt bijvoorbeeld voor proef 2 Waterdamp aantonen en proef 3 Aardgas verbranden in hoofdstuk 4. Ten slotte zijn er proeven waarbij de leerlingen een geleide onderzoeksopdracht uitvoeren. De leerlingen leren hoe ze een onderzoeksvraag kunnen beantwoorden door een experiment uit te voeren. Een goed voorbeeld is proef 1 Bewegingen vastleggen in hoofdstuk 7. Thuisopdrachten zijn praktische onderzoeksopdrachten die de leerlingen thuis uitvoeren. Op die manier krijgen ze oog voor de natuur- en scheikunde in hun eigen leefomgeving. In de twee-uurs werkboeken zijn de thuisopdrachten weggelaten. Ten slotte zijn er opdrachten waarbij de leerlingen min of meer zelfstandig een eigen onderzoek uitvoeren. Deze opdrachten sluiten aan bij kerndoel 28 waarin staat dat leren onderzoek doen een belangrijke doelstelling is van het vak natuur- en scheikunde. Zie hierover ook de kerndoelen 32 en 33. Het is waarschijnlijk niet haalbaar dat de leerlingen alle praktische opdrachten uitvoeren. Daarvoor is het aanbod in de methode te groot. We gaan ervan uit dat u zelf een keuze maakt uit dat aanbod, naar gelang de mogelijkheden op uw school en uw eigen didactische voorkeur. Soms 4

5 1.1.6 Demonstratieproeven Demonstratieproeven zijn proeven die de docent uitvoert, terwijl de klas toekijkt. Hoogstens verlenen enkele leerlingen assistentie. In het handboek en de werkboeken worden als regel geen demonstratieproeven beschreven. Een demonstratie verliest veel van haar attentiewaarde, als de leerlingen van tevoren kunnen lezen wat er gaat gebeuren. Daarom zijn de demonstratieproeven opgenomen in de docentenhandleiding. Daar kunt u er een behoorlijk aantal vinden. De demonstratieproeven zijn niet bedoeld als vervanging van de leerlingenpractica, maar als aanvulling daarop. Vaak zal een demonstratieproef kunnen dienen om de uitleg van een stuk leerstof te verduidelijken en te verlevendigen Opgaven Bij elke paragraaf horen twee soorten opgaven: leerstofopgaven en toepassingsopgaven. De leerstofopgaven doen een beroep doen op het geheugen van de leerlingen. Het gaat erom dat ze een stukje leerstof zonder fouten reproduceren. Leerlingen die het moeilijk vinden om een paragraaf nauwkeurig te lezen, worden door deze vragen nog eens met hun neus op de leerstof gedrukt. De toepassingsvragen zijn oefeningen in het toepassen van de leerstof. In de methode staan veel eenvoudige toepassingsvragen. Deze vragen zijn vooral nuttig om deelvaardigheden te oefenen zoals: een maatcilinder aflezen; de dichtheid berekenen; een teruggekaatste lichtstraal tekenen. De leerlingen moeten daarnaast ook leren om moeilijker (meer realistische, minder voorgebakken) problemen op te lossen. Daarom staan er in de methode ook toepassingsvragen die meer van het inzicht van de leerling vragen Extra stof Elke paragraaf in het handboek (uitgezonderd hoofdstuk 1) wordt afgesloten met het onderdeel extra stof. De extra stof is meteen herkenbaar aan het opschrift Extra en de gekleurde achtergrond. De extra stof geeft achtergrondinformatie bij de gewone leerstof: toepassingen of interessante aspecten die de gewone leerstof in een breder kader zetten. Het is aan u om deze leerstof al dan niet te behandelen en te toetsen. Onmisbaar is de extra stof niet: de gewone leerstof valt ook zonder de extra stof goed te begrijpen. Bij elk stukje extra stof horen enkele opgaven in het werkboek. De leerlingen kunnen zich hiermee de extra stof eigen maken. Vaak komen in deze opgaven ook onderdelen van de gewone leerstof terug. U kunt de extra stof op twee manieren gebruiken. Wanneer u de leerlingen vaak zelfstandig laat werken, kunt u met de extra stof tempoverschillen opvangen. U laat de extra stof dan alleen door de snellere leerlingen maken (als een vorm van tempodifferentiatie). Wanneer u als regel klassikaal werkt, kunt u de extra stof gebruiken als aanvulling op de gewone leerstof, bijvoorbeeld na de elektronische adviestoets. Zo kunt u een programma op maat samenstellen, rekening houdend met het niveau van de individuele leerling Keuzestof Aan het einde van elk hoofdstuk vindt u een paragraaf met keuzestof. Deze paragraaf is afgedrukt op een lichtblauwe achtergrond, om haar te onderscheiden van de paragrafen met gewone leerstof. De keuzestof gaat vaak over een praktische toepassing van natuur- of scheikunde, aansluitend bij wat in het hoofdstuk behandeld is. Als regel gaat het om concrete zaken uit de dagelijkse leefwereld van de leerlingen: de koelkast, verschillende manieren om voedsel te bereiden, het kiezen van het juiste soort verlichting, enzovoort. In het werkboek staan opgaven over de keuzestof, met dezelfde opbouw als de opgaven over de basisstof. Hiermee kunnen de leerlingen zich de keuzestof eigen maken. De keuzestof kan ook na de adviestoets worden gemaakt Informatieopdrachten Informatieopdrachten zijn opdrachten waarvoor de leerlingen zelfstandig informatie moeten verzamelen. U vindt ze in het werkboek, tussen de opgaven en de practica. Het is de bedoeling dat de leerlingen deze opdrachten zelfstandig uitvoeren, thuis of in de (school)mediatheek. In de twee-uurs werkboeken zijn de informatieopdrachten weggelaten. Het hoofddoel van de informatieopdrachten is de leerlingen sterker bij de leerstof te betrekken; ze stimuleren de leerlingen om natuur- en scheikunde te zien in de wereld om hen heen. Bovendien zijn het goede oefeningen in het opzoeken, ordenen en presenteren van informatie. U zou bij de beoordeling van een informatieopdracht kunnen letten op de volgende punten: 5

6 DEEL 1 OVER NOVA 1 Is de opdracht volledig uitgevoerd? 2 Is de inhoud van het verslag bevredigend? 3 Hoe netjes is de opdracht uitgewerkt? Bij elke proef wordt de doelstelling expliciet vermeld onder het kopje Doel. Dat maakt het gemakkelijker om de koppeling met de leerstof te maken Test Jezelf In de werkboeken is aan het einde van elk hoofdstuk een oefentoets opgenomen: de Test Jezelf. Met deze oefentoets kunnen de leerlingen zelf nagaan in hoeverre ze de leerstof beheersen. Desgewenst kunt u de oefentoets door alle leerlingen laten maken, als diagnostische toets. In de opgaven van de oefentoets wordt een groot deel van de leerstof op niveau getoetst. De uitslag geeft daardoor een betrouwbaar beeld van wat de leerlingen kennen en kunnen. De oefentoets dekt echter niet de volledige leerstof. Het is goed de leerlingen daarop te wijzen. Voor de eindtoets zullen ze alle theorie moeten bestuderen. Elke oefentoets begint met 16 tot 20 gesloten vragen. De leerlingen kunnen deze vragen desgewenst op de computer maken (via het epack). Het tweede deel van de oefentoets bestaat uit open opgaven. Deze opgaven kunnen alleen in het werkboek gemaakt worden, omdat ze zich niet goed lenen voor digitale aanbieding en verwerking. 1.2 Proeven Algemeen Bij elk hoofdstuk van Nova hoort een aantal leerlingproeven. In het handboek wordt steeds aangegeven, welke proef bij welk onderdeel van de leerstof hoort. De proeven zelf zijn in het werkboek te vinden, in de afdeling Practicum van elk hoofdstuk. De tijd die voor het uitvoeren van een proef nodig is, varieert van proef tot proef. Voor de meeste proeven in deel 1-2 is 15 à 25 minuten voldoende. Een les lang proeven doen is voor leerlingen in het eerste en tweede leerjaar ook wel wat veel gevraagd. We adviseren om elke proef zorgvuldig in te leiden en na te bespreken. Dat voorkomt dat proeven los komen te staan van het lesgebeuren en een te laag leerrendement hebben. Elke proefbeschrijving start met een korte inleiding. In de inleiding wordt aangegeven welke kennis bekend verondersteld wordt bij het betreffende experiment Organisatie Voor het slagen van een proef is een goede organisatie een eerste vereiste. Wij hebben goede ervaringen met de volgende manier van werken: 1 Inleiding De docent vertelt kort: a Wat het doel is van de proef en welke relatie er met de leerstof bestaat. b Eventueel: hoe de leerlingen bepaalde belangrijke handelingen moeten uitvoeren (bijvoorbeeld hoe ze een maatcilinder moeten aflezen). c Waar de leerlingen het practicummateriaal kunnen vinden, en waar ze dat materiaal na afloop weer moeten opbergen. 2 Proeven uitvoeren De leerlingen voeren (bij voorkeur in groepen van twee) de proeven uit, en beantwoorden de bijbehorende vragen. Ze doen dat als regel zelfstandig, met weinig of geen begeleiding. Na afloop van de proef bergen ze het practicummateriaal weer op. 3 Afsluiting De docent bespreekt met de leerlingen wat de resultaten zijn (voorzover ze die al uitgewerkt hebben) en laat ze een relatie leggen met het doel van de proef. Daarna lezen de leerlingen de paragraaf waar de proef bij hoort, en beginnen met het maken van de opgaven. Wat ze niet af krijgen, is huiswerk voor de volgende les. Deze wijze van werken maakt het mogelijk, om tempoverschillen tussen de leerlingen zonder veel problemen op te vangen Instructies en vragen De tekst van de proeven bestaat uit instructies en vragen. De instructies geven aan welke handelingen de leerlingen tijdens de proef moeten uitvoeren. De instructies zijn zo duidelijk geformuleerd dat de meeste leerlingen geen hulp nodig hebben. Het is niet nodig de leerlingen voortdurend te assisteren. Bij veel proeven zult u min of meer de handen vrij hebben. Er is dus tijd om met de leerlingen in gesprek te gaan, en ze aan het denken (reflecteren) te zetten. We adviseren om de leerlingen regelmatig te vragen waar het nu eigenlijk om gaat. U zou daarvoor enkele gerichte vragen achter de hand kunnen houden. Dat voorkomt dat de leer- 6

7 lingen braaf doen wat er staat, zonder er veel van op te steken. De (genummerde) vragen geven aan, waar de leerlingen tijdens de proef op moeten letten. In het werkboek is ruimte vrijgelaten om de antwoorden te noteren. Meestal wordt de leerlingen ook gevraagd om een conclusie te trekken. Het is niet nodig om in de nabespreking alle antwoorden na te lopen. Vaak is het voldoende dat u samen met de klas nagaat of het doel van de proef is bereikt Een verslag maken Het werkboek is zo ingericht dat de antwoorden tijdens de proef kunnen worden genoteerd in de open ruimten. Het is aan te raden om de leerlingen daarnaast regelmatig een verslag te laten schrijven. In het handboek staat aan welke eisen zo'n verslag moet voldoen (de vaardigheden 8 en 9). De volgende proeven zijn geschikt om er de leerlingen een verslag van te laten maken: 2.8 (de dichtheid bepalen), 4.1 (water verwarmen), 5.2 (geleiders en isolatoren), 5.6 (een schakeling ontwerpen), 6.1 (schaduw), 6.4 (de spiegelwet), 7.1 (bewegingen vastleggen), 7.3 (de remweg van je fiets) en 8.5 (de watertrombone). 1.3 Thuisopdrachten Algemeen In het werkboek vindt u na de leerlingproeven een aantal thuisopdrachten (niet in de twee-uurs werkboeken). Dit zijn activiteiten die de leerlingen thuis kunnen uitvoeren met huis-tuin-en-keuken-materialen. Het hoofddoel van deze thuisopdrachten is de leerlingen sterker bij de leerstof te betrekken. Ze stimuleren de leerlingen om natuur- en scheikunde te zien in de wereld om hen heen (net als dat bij de informatieopdrachten gebeurt). Wij raden aan om een aantal thuisopdrachten als huiswerk op te geven. De leerlingen merken dan dat het werken aan thuisopdrachten een gewoon onderdeel van de lessen is, en niet iets wat er maar bijhangt Organisatie Wij hebben goede ervaringen met de volgende manier van werken: Halverwege de behandeling van een hoofdstuk vertelt de docent de leerlingen het volgende: 1 Jullie moeten één (of twee) thuisopdrachten bij dit hoofdstuk maken. 2 Je moet van je opdracht(en) altijd een verslag maken, ook al staat dat niet met zoveel woorden in de opdracht. 3 Op die-en-die dag moet je het verslag van je opdracht(en) inleveren. De leerlingen moeten hun opdrachten inleveren nadat de behandeling van het hoofdstuk afgesloten is (bij voorkeur op dezelfde dag dat ze een afsluitende repetitie over het hoofdstuk maken). Sommige opdrachten lenen zich er goed voor om door alle leerlingen van de klas uitgevoerd te worden. Zie hierover verder de lessuggesties bij de paragrafen. Er zijn ook opdrachten die u klassikaal als leerlingenproef kunt laten uitvoeren, als u daar het practicummateriaal voor hebt Beoordeling Er is veel voor te zeggen om de gemaakte opdrachten ook te beoordelen. Dat stimuleert de leerlingen om voldoende aandacht aan het uitvoeren van de opdrachten te besteden. Bovendien kunt u door het beoordelen van opdrachten een goed beeld krijgen van de werkinstelling van de leerlingen. Gezien het doel van de opdrachten hoeft de uitwerking niet foutloos te zijn. Een beoordeling op grond van het aantal fouten is ook niet reëel; daarvoor zijn de opdrachten te verschillend. Wel moet aan de verslagen te zien zijn, dat de leerlingen hun best gedaan hebben om er wat van te maken. U kunt ons inziens volstaan met een vrij globale beoordeling. Dat heeft als bijkomend voordeel dat het beoordelen van de verslagen niet veel tijd kost. Door na elk hoofdstuk een aantal uitgewerkte opdrachten op een prikbord in het lokaal te hangen, stimuleert u de leerlingen tot het leveren van goed werk. Het is niet onze bedoeling dat elke leerling alle thuisopdrachten maakt. Welke thuisopdrachten wel gemaakt moeten worden, hangt onder andere af van de hoeveelheid beschikbare tijd. De afweging daarover zal iedere docent zelf moeten maken. 7

8 DEEL 1 OVER NOVA 1.4 Open onderzoek Algemeen De leerling-proeven in Nova schrijven precies voor wat de leerlingen moeten doen; het zijn, op een enkele uitzondering na, echte kookboekpractica. De methode biedt daarnaast ook mogelijkheden om de leerlingen zelf (open) onderzoek te laten doen. Dat gebeurt in de onderzoeksopdrachten die u vindt na de thuisopdrachten, aan het eind van elk practicum. Zo'n onderzoeksopdracht is veel minder voorgestructureerd dan de proeven in het werkboek. Het gaat er bij (open) onderzoek niet om de leerlingen bepaalde vakkennis bij te brengen; daarvoor zijn andere manieren van lesgeven meer geschikt. (Open) onderzoek richt zich vooral op algemene vaardigheidsdoelen zoals het leren van onderzoeksvaardigheden, zelfstandig leren werken en leren samenwerken. Het doen van (open) onderzoek past uitstekend bij de kerndoelen voor de onderbouw. Zie bijvoorbeeld kerndoel 28: De leerling leert een eenvoudig onderzoek uit te voeren over een natuurwetenschappelijk onderwerp en de uitkomsten daarvan te presenteren en kerndoel 32: De leerling leert onderzoek doen aan natuurkundige verschijnselen als elektriciteit, geluid, licht, beweging en krachten. Voor veel docenten is (open) onderzoek iets nieuws. Daarom gaan we in deze handleiding uitgebreid in op de vraag hoe je leerlingen in klas 1 en 2 (open) onderzoek kunt laten doen Leren onderzoeken Als leerlingen onderzoek doen, zoeken ze naar het antwoord op een onderzoeksvraag. In het ideale geval bedenken ze die vraag zelf, en voeren ze het onderzoek ook zelfstandig uit, zonder hulp van de docent. In dat geval is het onderzoek helemaal open. Van leerlingen in het eerste en tweede leerjaar kunt u niet verwachten dat ze alles meteen zelf kunnen; ze zullen het doen van onderzoek moeten leren. Daarom is bij de onderzoeksopdrachten in het werkboek telkens al een onderzoeksvraag geformuleerd. Onderzoek hoeft niet veel tijd te vragen. Wij denken dat u met één ronde in leerjaar 2 en één ronde in leerjaar 3 al een heel eind komt. Het gaat er ook niet om dat de leerlingen volleerde onderzoekers worden. Er is al heel wat bereikt als ze in de praktijk hebben ervaren wat onderzoek doen inhoudt. In de onderzoeksopdrachten in het werkboek vindt u onderzoeksvragen die direct aansluiten bij de leerstof. Deze vragen zijn vooral bedoeld om de leerlingen op weg te helpen. Leerlingen kunnen zo'n vraag overnemen of een variant daarop bedenken; ze kunnen ook met een eigen idee komen. In dat laatste geval moeten ze wel zorgvuldig begeleid worden bij het formuleren van de onderzoeksvraag. De onderzoeksopdrachten hebben dezelfde opbouw als de leerlingproeven, maar geven de leerlingen veel meer ruimte. Waar de leerlingproeven dichtbij de leerstof blijven en hoogstens enkele zaken open laten, nemen de leerlingen bij een open onderzoek zelf het initiatief Organisatie Bij het doen van onderzoek doorlopen de leerlingen een aantal fasen. 1 Het formuleren van de onderzoeksvraag Ieder onderzoek gaat uit van een onderzoeksvraag. In het werkboek is telkens al een onderzoeksvraag geformuleerd. Het is wel belangrijk om de leerlingen al eens te laten oefenen met het formuleren van een goede onderzoeksvraag. De leerlingen moeten dan een vraag formuleren die (a) duidelijk is en (b) door hen ook beantwoord kan worden. Veel leerlingen vinden dit erg lastig. Het ontbreekt hen nogal eens aan de nodige inventiviteit en inspiratie. 2 Het maken van een onderzoeksopzet Vanuit de onderzoeksvraag maken de leerlingen een onderzoeksopzet. In het handboek staat een handleiding voor het doen van onderzoek, waarin onder andere wordt uitgelegd wat er in een werkplan moet staan (vaardigheid 1). Ze bedenken welke grootheden ze gaan meten, hoe hun proefopstelling eruit komt te zien en welke apparatuur ze nodig hebben. In dit stadium moeten de leerlingen goed letten op de validiteit van hun onderzoek: hebben we de juiste instrumenten gekozen, hebben we alle variabelen onder controle, enzovoort. 3 Het uitvoeren van het experiment In deze fase voeren de leerlingen hun experiment(en) uit. Meestal zijn ze daar één of twee lessen mee bezig. 4 Het verwerken van de resultaten Dit kan in tabellen en grafieken. 5 Het presenteren van de resultaten Het maken van een verslag is een goede manier om de uitkomsten van een onderzoek te presenteren. In het handboek staat een handleiding voor het maken van verslagen (vaardigheid 8 en 9). U kunt er ook voor kiezen om enkele groepjes leerlingen een presentatie te laten verzorgen. Een postersessie kan ook een geschikte manier zijn om de leerlingen hun onderzoeksresultaten aan elkaar te laten presenteren. 8

9 We raden aan om bij het doen van onderzoek door leerlingen de volgende werkwijze te hanteren: a De leerlingen vormen groepjes van maximaal drie personen. Elke groep kiest één van de onderzoeken uit het Nova werkboek. Deze keuze moet voor een bepaalde datum aan u worden doorgegeven. U kunt de leerlingen ook zelf vragen laten bedenken als ze dat wensen. b Vervolgens laat u de leerlingen thuis een werkplan maken met daarin: (a) de onderzoeksvraag, (b) de hypothese, (c) de proefopstelling en (d) de benodigde materialen. Hiervoor zou u ze een week de tijd kunnen geven. c De werkplannen worden nu door u bekeken. U inventariseert welke apparatuur en materialen ze nodig hebben, en laat die klaarzetten. Als de leerlingen materialen willen gebruiken die niet op school aanwezig zijn, geeft u ze een seintje. Ze zullen die zelf van huis moeten meenemen. d Als alles rond is, spreekt u een experimenteerles met de leerlingen af. In die les voeren de leerlingen hun experiment uit. e De leerlingen schrijven thuis een verslag en leveren dat een week later in. Het verslag wordt door u nagekeken en van commentaar voorzien. Een alternatief is het maken van een poster. Deze posters kunnen dan in een les tentoongesteld en besproken worden Beoordeling Bij de beoordeling van open onderzoek kunt u kijken naar de inhoud van het onderzoek (het product) en de manier waarop het onderzoek is verlopen (het proces). Bij de inhoud gaat het om zaken als: Is het onderzoek natuurkundig gezien correct? Is er een antwoord op de onderzoeksvraag gegeven? Is het verslag een heldere en complete weergave van het onderzoek? Bij het proces spelen zaken een rol als: Hoe was de samenwerking tussen de groepsleden? Is er efficiënt gewerkt? Is er creatief gewerkt? Is er zelfstandig gewerkt? Maak van tevoren een (niet al te gedetailleerd) beoordelingsschema, waarin u die zaken kunt waarderen die u zelf belangrijk vindt. We raden aan om dit schema ook aan de leerlingen te laten zien, zodat ze weten wat u van hen verwacht en op welke aspecten u bij de beoordeling de nadruk legt Plannen Docenten vinden het vaak moeilijk om open onderzoek in te passen in hun lesprogramma. Als oorzaken noemen ze: gebrek aan materialen en werkruimten; het overladen programma; de grote tijdsinvestering; onervarenheid. Over enkele van deze problemen is hierboven al iets gezegd. Docenten die beschikken over uitstekende practicumruimten en een vindingrijke onderwijsassistent, zijn natuurlijk in het voordeel. Toch moeten de problemen niet overschat worden. Open onderzoek kan met eenvoudig materiaal gedaan worden, dat voor een deel door de leerlingen zelf kan worden meegebracht. Voor de experimenten is lang niet altijd een echt practicumlokaal nodig. Het begeleiden van open onderzoek blijken docenten in de praktijk snel onder de knie te krijgen; je moet het gewoon een paar keer gedaan hebben. Voor ons gevoel valt het met de overladenheid van het programma wel mee. Bij het opstellen van de kerndoelen is er rekening mee gehouden dat activiteiten als open onderzoek tijd vragen. Het ligt voor de hand om de benodigde tijd vrij te maken door wat minder aan de gewone leerlingproeven te doen. De flexibele opzet van Nova geeft u de gelegenheid daarin zelf keuzes te maken. Het begeleiden van open onderzoek vraagt meer van een docent dan gewoon lesgeven. We adviseren daarom om de periodes met open onderzoek zorgvuldig in te plannen. Als u lesgeeft aan verschillende onderbouwklassen, kunt u ervoor kiezen om het open onderzoek te spreiden: u begint pas met een nieuwe klas als de vorige helemaal klaar is. Zo voorkomt u dat u alles tegelijk moet doen Twee voorbeelden We willen tot slot bij twee onderzoeksopdrachten een korte toelichting geven. U hebt dan enig idee wat u van de leerlingen kunt verwachten. Het is verstandig iedere onderzoeksopdracht op deze manier voor te bereiden. U bent dan beter op de praktijk voorbereid. Voorbeeld 1 In werkboek A staat bij hoofdstuk 2 onderzoek 2 Tafeltennis. Het doel van dit onderzoek is: DOEL Je gaat een onderzoek uitvoeren naar het beste materiaal voor een pingpongtafel. De onderzoeksvraag luidt: Op welke ondergrond stuitert een pingpongbal het best? 9

10 DEEL 1 OVER NOVA Voor dit onderzoek hebben de leerlingen nodig: een statief; een rolmaat; een pingpongbal; diverse materialen: stuk triplex, linoleum, rubber, plastic. Een statief en een rolmaat zijn op school aanwezig. Aan de leerlingen kan gevraagd worden om de andere spullen mee te nemen. Kunnen ze niet aan rubber komen, dan zou u zelf een paar kleine stukjes kunnen aanschaffen. Voor een eerlijke vergelijking moeten de leerlingen het balletje steeds op dezelfde hoogte loslaten (de bovenkant van het statief). Ze moeten het balletje op verschillende ondergronden laten stuiteren, en daarna de terugstuithoogte meten. Deze hoogte is een maat voor het beste stuiteren. Al deze zaken moeten de leerlingen zelf bedenken, met zo weinig mogelijk hulp van de docent. Aandachtspunten bij de beoordeling van het onderzoek zijn: Hebben de leerlingen beschreven wat ze verstaan onder het beste stuiteren? Hebben de leerlingen onderzocht of de metingen reproduceerbaar zijn? Hebben ze de metingen ook enkele keren herhaald en daaruit een gemiddelde waarde bepaald? Hebben de leerlingen mogelijke variabelen gecontroleerd? Eén variabele zou het oppervlak van het materiaal kunnen zijn: glad of met noppen e.d. Hebben de leerlingen het juiste type grafiek gekozen (in dit geval een staafdiagram)? Het is goed mogelijk dat leerlingen andere, originele ideeën hebben om de proef uit te voeren. Rem dat niet af, tenzij u merkt dat ze te ingewikkelde apparatuur willen gebruiken of dat het experiment waarschijnlijk niets zal opleveren. Voorbeeld 2 In werkboek B staat bij hoofdstuk 5 onderzoek 3 Zonnecellen. Het doel van dit onderzoek is: DOEL Op zonnecellen valt niet altijd evenveel licht. Zou dat ook gevolgen hebben voor de spanning? Daar ga je onderzoek naar doen. De onderzoeksvraag luidt: Hoe hangt de spanning van een zonnecel af van de hoeveelheid licht die erop valt? Het is duidelijk dat de leerlingen voor dit onderzoek een spanningsmeter nodig hebben. Daarnaast zullen ze ook iets moeten bedenken om de hoeveelheid licht te meten. Er zijn verschillende oplossingen denkbaar: de proef buiten uitvoeren, de zonnecel steeds een stukje verder draaien en een lichtmeter (fotometer, luxmeter) gebruiken om de lichtintensiteit bij elke hoek te meten; de proef uitvoeren in een verduisterde ruimte met één lamp als lichtbron en daarbij de afstand tot de lamp variëren (de hoeveelheid licht is in dat geval evenredig met 1/r 2 waarin r de afstand tot de lichtbron is); de proef uitvoeren in een verduisterde ruimte met één lamp als lichtbron en daarbij het vermogen van de lamp variëren (bijvoorbeeld door achtereenvolgens gloeilampen van 25, 40, 60 en 100 W te gebruiken). Het is belangrijk dat de leerlingen hier zelf over nadenken en dat u niet zelf met een kant-en-klare oplossing komt. Waarschijnlijk zult u ze wel moeten helpen bij de uiteindelijke onderzoeksopzet, maar doe dat pas nadat de leerlingen zelf stevig hebben nagedacht. 1.5 Het epack voor de leerling De derde druk van Nova is een zogenaamde emethode. Dat wil zeggen dat u als docent uitgebreide mogelijkheden krijgt om met behulp van ict uw leerlingen op strikt individuele basis te sturen, als u dat wilt. Via de adviestoets bij dit zogenaamde concept 2.0 geeft de software de leerling advies over te volgen leerroute op basis van diens individuele scores. Met concept 2.0 is er voor gekozen bepaalde stof, die zich beter leent om elektronisch aan te bieden, vooral te benaderen via de pc. De DiAcs zijn daar bij Nova een voorbeeld van (zie 1.5.6). Het digitale lesmateriaal van Malmberg wordt aangeboden via een epack-licentie die vooralsnog als los product dus naast de boeken wordt aangeboden. De licentie geeft de leerlingen toegang tot diverse onlineapplicaties. Met dit lesmateriaal kunnen uw leerlingen op een andere manier aan de leerdoelen werken dan met de Nova-boeken. Elk hoofdstuk in het handboek wordt afgesloten met een paragraaf Achter je pc. Deze pagina laat de leerlingen zien hoe het aanbod in het epack eruitziet. Dat maakt het gemakkelijker en stimuleert ook om uit dat aanbod een keus te maken. Het is aan u om te bepalen welke onderdelen de leerlingen in elk geval gaan doorwerken. Zie daarover ook paragraaf van deze handleiding. De volgende applicaties zijn toegankelijk via het epack: 1 Computerlessen Circa 70% van de leerdoelen in de Nova-boeken wordt digitaal aangeboden in de vorm van computerlessen. De 10

11 computerlessen bestaan uit presentaties en interactieve oefenstof. De leerlingen bekijken video-opnames en animaties en maken daar opdrachten over. Zo kunnen ze grote delen van de leerstof zelfstandig doorwerken, op school of thuis. De computerlessen kunnen als extra ondersteuning ook helpen bij het begrijpen van de stof. De computerlessen kunnen ook ingezet worden als remediale route na de elektronische adviestoets. De interactieve Planner maakt het mogelijk om op een eenvoudige manier individuele leerroutes samen te stellen. U kunt de leerlingen een persoonlijk traject laten plannen. Onderwijs op maat van de leerling komt zo binnen handbereik. Met de Presentator kunt u als docent, met behulp van een beamer of digitaal schoolbord, (delen van) de computerlessen inzetten in uw eigen klassikale lessen. 2 Instaptoetsen Bij elk hoofdstuk is een instaptoets beschikbaar. Daarin staan de leerstofvragen van het hoofdstuk. Met de instaptoets kunnen de leerlingen nagaan wat ze al van het onderwerp van het hoofdstuk afweten. 3 Adviestoetsen (Test Jezelf) De eerste 16 of 20 vragen van de oefentoetsen (Test Jezelf) kunnen op de computer gemaakt worden. De toets wordt meteen nagekeken. Op basis van de score (die u overigens zelf kunt aanpassen) krijgt de leerling na de adviestoets een suggestie voor de hierna te volgen leerroute: remediaal (computerlessen), extra (keuzestof uit het boek) of plus (de stukjes extra uit het boek). Het epack levert zo een belangrijke bijdrage aan onderwijs op maat. 4 Kennisspel In het boek staat aangegeven dat er sprake is van een Kennisspel. Helaas is dat komen te vervallen, doordat de soort flashanimaties niet in de epack software draaien. 5 Leren en werken Bij deze opdracht kan de leerling informatie verzamelen over beroepen en opleidingen die een relatie hebben met het onderwerp van het betreffende hoofdstuk. Dit wordt nog verder uitgewerkt (klas 3). 6 Digitale Activiteiten (DiAcs) Bij sommige hoofdstukken zijn digitale activiteiten opgenomen. Indien dat het geval is, staat dat vermeld op de pagina Achter je pc. Het betreft interactieve animaties die meer ingewikkelde natuurwetenschappelijke concepten op een toegankelijker wijze uitleggen dan in een boek mogelijk is. 7 Computerproeven met IP-Coach In het epack vindt u ook computerproeven met IP-Coach. Indien bij een hoofdstuk een computerproef beschikbaar is, staat dat vermeld op de pagina Achter je pc. U vindt daar kant-en-klare bestanden. 8 Begrippenlijst Van de meeste gehanteerde begrippen worden de definities gegeven. De begrippen zijn ook aan hoofdstukken gekoppeld. 1.6 Het epack voor de docent De epack-licentie geeft u toegang tot de eindtoetsen bij de methode, de docentenhandleiding en de Presentator. Ook is het digitale leerlingenmateriaal in het epack opgenomen, een toetsprogramma en de bestanden die voor de proeven met IP-Coach nodig zijn. De proefwerken worden aangeboden in drie verschillende vormen: als pdf-bestand (voor Acrobat Reader), als docbestand (voor Word) en als tst-bestand: Het pdf-bestand kan meteen afgedrukt worden printers. U gebruikt het als u de toets wilt afnemen die de auteurs van Nova hebben geschreven. Het Word-bestand is handig als u een toets wilt veranderen, bijvoorbeeld om een alternatieve versie te maken voor een parallelklas. Het tst-bestand gebruikt u als u de toets digitaal wilt afnemen. U kunt eenvoudig vragen verwijderen of toevoegen, waarbij u interactieve elementen, filmpjes of foto s aan vragen kunt hangen. Dee toetsen kunt u elektronisch nakijken, wat uw werkdruk aanmerkelijk vermindert! Zoals gezegd krijgt u met het epack de beschikking over een toetsprogramma. Met dit programma kunt u digitale toetsen afnemen. Een duidelijk pluspunt is dat de gemaakte toets meteen door de computer wordt nagekeken. Dit kan u veel correctiewerk uit handen nemen. Ook kunt u eenvoudig zelf digitale toetsen maken. Niet alleen meerkeuzevragen, maar ook open vragen en matchingvragen behoren tot de mogelijkheden. Een belangrijke functionaliteit van concept 2.0 voor u als docent is dat u desgewenst van iedere leerling afzonderlijk de werkhouding en resultaten op afstand kunt volgen. Op relatief eenvoudige wijze kunt u zien hoe lang iedere leerling bezig is geweest met bijvoorbeeld de computerlessen, hoe vaak hij heeft gespiekt (de computer toont hierbij de goede antwoorden bij het doorlopen van de computerlessen of adviestoetsen) en wat de score is van die leerling op bijvoorbeeld de adviestoets. Daarnaast kunt u de resultaten van iedere afzonderlijke leerling vergelijken met het gemiddelde van de klas waar deze leerling in zit, en met andere klassen die dezelfde stof behandelen of hebben behandeld. 11

12 DEEL 1 OVER NOVA Niet eerder was er een programma beschikbaar dat u zo eenvoudig volledige controle geeft over uw klas, zelfs wanneer uw leerlingen achter de pc misschien wel thuis! aan het werk zijn of waren! De Presentator is een applicatie waarmee u presentaties kunt geven op een digitaal schoolbord. U kunt de computerlessen aan de hele klas laten zien en aantekeningen aanbrengen voor extra nadruk of uitleg. Er zijn ook scholen waar in leerjaar 1 en 2 (in totaal) maar twee lesuren natuur- en scheikunde worden gegeven. In dat geval kunt u waarschijnlijk beter gebruikmaken van de twee-uurs versie van de werkboeken. In deze versie is vergeleken met de standaard versie fors geschrapt in opgaven, informatieopdrachten en thuisopdrachten. Er is een kerncurriculum overgebleven dat met twee lesuren per week goed door te werken valt en een stevige basis biedt voor het onderwijs in het derde leerjaar. 1.7 Planning We kunnen in het vervolg niet gedetailleerd aangeven, hoeveel tijd u voor de behandeling van elk hoofdstuk en elke paragraaf moet uittrekken. U kunt meer of minder aan practicum doen, alle opgaven laten maken of een keuze daaruit, veel of weinig aandacht besteden aan de thuisopdrachten, wel of niet aan open onderzoek doen, wel of niet een informatie-opdracht laten maken, enzovoorts. Ook zult u met de ene klas sneller kunnen werken dan met de andere. Om al deze redenen vindt u hieronder niet meer dan een globale tijdsplanning. 2 lesuren/week 3 lesuren/week Hoofdstuk 1 4 lessen 4 lessen Hoofdstuk 2 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 3 10 lessen 15 lessen Hoofdstuk 4 10 lessen 15 lessen Hoofdstuk 5 10 lessen 15 lessen Hoofdstuk 6 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 7 8 lessen 11 lessen Hoofdstuk 8 8 lessen 11 lessen Opgegeven is het aantal lessen dat nodig is voor het behandelen van de leerstof, exclusief proefwerken. 1.8 Gebruiksaanwijzing In deel 2 van deze handleiding wordt de indeling van het handboek op de voet gevolgd. Een voor een komen de verschillende hoofdstukken en paragrafen aan de orde. We beginnen de bespreking van een hoofdstuk steeds met een algemene inleiding. Daarin wordt de didactische lijn verduidelijkt die in het hoofdstuk gevolgd wordt. Dit kan u helpen bepalen, waarop u in uw lessen vooral de nadruk moet leggen. Vervolgens worden de paragrafen in het handboek een voor een besproken. Er worden suggesties gedaan voor wat u in bepaalde lessen zou kunnen doen, er worden praktische tips gegeven en geschikte demonstratieproeven beschreven. We geven in deel 2 niet aan hoe de leerstof les-voor-les behandeld zou kunnen worden. Dat is met deze methode, die de docent veel keuzemogelijkheden laat, ook niet goed mogelijk. Wel hebben we geprobeerd om suggesties en tips te geven waar u bij uw lesvoorbereiding ook echt iets aan hebt. In de hoofdstukken 3 t/m 6 en 8 is telkens één voorbeeld opgenomen van een conceptcartoon. Deze cartoons zijn ontworpen om leerlingen over natuurwetenschappelijke begrippen aan het denken en praten te krijgen. Zie Stuart Naylor en Brenda Keogh, Conceptcartoons in Science Education, Millgate House Publishers (ISBN ). U kunt ook internet raadplegen: kijk op of zoek op conceptcartoons met Google. Op sommige scholen wordt voor het vak natuur- en scheikunde in leerjaar 1 en 2 (in totaal) drie lesuren per week uitgetrokken. In dat geval raden we u aan te kiezen voor de standaardversie van de werkboeken. U hebt dan voldoende tijd om de stof in deze werkboeken door te werken, inclusief extra stof, keuzestof, thuis- en onderzoeksopdrachten. 12

13 Deel 2 Hoofdstuk voor hoofdstuk 2.1 Hoofdstuk Uitgangspunten Hoofdstuk 1 heeft het karakter van een kennismaking. Het belangrijkste doel van dit hoofdstuk is dat de leerlingen een reële indruk krijgen van het schoolvak natuur- en scheikunde. Het hoofdstuk begint met een inleidende paragraaf over het onderwerp röntgenstraling. De ontdekking en de wereldwijde toepassing van röntgenstraling, met alle vooren nadelen van dien, geeft een beeld van de invloed van de natuurwetenschappen op de samenleving. Daarna komen twee karakteristieke onderdelen van het vak aan de orde: indicatoren en geluid. Aan de hand van hoofdstuk 1 kunt u de leerlingen duidelijk maken waar het vak natuur- en scheikunde over gaat. In elke paragraaf komt eerst een verschijnsel aan de orde, en daarna een toepassing van onze kennis omtrent dat verschijnsel. Theoretische kennis en praktische toepassing zijn twee kanten van het vak die in elk hoofdstuk terugkomen. U kunt de leerlingen met dit hoofdstuk ook een indruk geven van wat ze bij het vak natuur- en scheikunde allemaal gaan doen. U kunt alle leerlingactiviteiten die u in de loop van de cursus gaat hanteren, de revue laten passeren: luisteren naar uitleg, kijken naar demonstratieproeven, een leergesprek voeren, opgaven maken, proeven uitvoeren, onderzoek doen, werken aan keuzestof, enzovoort. De leerlingen kunnen bij onderzoek 1 Cola hun eerste ervaring opdoen met het doen van onderzoek. In deze opdracht wordt het begrip onderzoeksvraag geïntroduceerd. Ook maken de leerlingen kennis met de vier fasen waaruit een onderzoek bestaat: 1 onderzoek voorbereiden 2 apparatuur verzamelen 3 de proef uitvoeren 4 een verslag maken In hoofdstuk 1 wordt nog geen onderscheid gemaakt tussen gewone leerstof, die gekend moet worden, en extra stof. Het gaat erom dat de leerlingen een beeld van het vak krijgen, aan de hand van enkele kenmerkende onderwerpen. Het kennen van de leerstof is in dit hoofdstuk nog van ondergeschikt belang Paragraaf 1 Röntgenstralen Lessuggesties Deze paragraaf is bedoeld voor de eerste les in het vak natuur- en scheikunde. We sluiten aan bij een fenomeen dat bij de meeste leerlingen wel bekend is: de röntgenfoto. U kunt de eerste les beginnen door met de klas te praten over röntgenfoto s. Daarvoor is het handig om een echte röntgenfoto bij de hand te hebben. Voor de hand liggende gespreksonderwerpen zijn: de eigenschappen van röntgenstraling; de gevaren van röntgenstraling; de veelzijdige toepassingen; de mensen die met röntgenstraling werken. U kunt ook een relatie leggen met andere wetenschappelijke ontdekkingen die in de medische wetenschap worden gebruikt. Laat het van het enthousiasme van de klas en van uzelf afhangen hoe ver u daarbij gaat. Tot slot kunt u ingaan op de opgaven bij paragraaf 1. We adviseren om de leerlingen nu meteen uit te leggen op welke manier ze de opgaven moeten uitwerken. Hoe eerder ze weten welke eisen u aan hun werk stelt, hoe beter Paragraaf 2 Indicatoren In deze paragraaf komt het begrip indicator aan de orde. U zou dit begrip kunnen introduceren met een demonstratieproef waarbij u de werking van een geschikte indicator laat zien. Desgewenst kunt u van proef 1 in het werkboek een demonstratieproef maken: u doet de proef voor en de leerlingen noteren het antwoord in hun werkboek. Dat geeft u een goede gelegenheid om de leerlingen uit te leggen hoe ze de practicuminstructie in hun werkboek moeten gebruiken. Het is belangrijk dat ze nauwkeurig lezen en stap-voor-stap werken. De rest van de les kunt u gebruiken om de leerlingen proef 2 te laten doen. Het ligt voor de hand om eerst uit te leggen hoe er tijdens practica gewerkt wordt. Een paar aandachtspunten: Met zijn hoevelen ga je samenwerken? Op welke werkplek voer je de proeven uit? Waar kun je het benodigde practicummateriaal vinden? Hoe beantwoord je de vragen bij de proef? Wat ga je doen, nadat je de proef gedaan hebt? Paragraaf 3 Geluidsdragers U kunt de natuurkunde in deze paragraaf behandelen aan de hand van de demo's 1 t/m 4. Demo 2 wordt in hoofdstuk 8 herhaald, zodat u kunt kiezen wanneer het beste moment is om deze demo uit te voeren. Bij elke demo zou u als volgt te werk kunnen gaan: 13

14 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Laat de opstelling zien en vertel wat u gaat doen. Laat de leerlingen voorspellen wat er gebeurt. Voer de demonstratie in een rustig tempo uit. Laat de leerlingen vertellen wat ze waargenomen hebben. Vraag ze om daarvoor een verklaring te bedenken. U kunt zo een stukje uitleg aan elke demo vastknopen. Suggesties: Om het ontstaan van geluid te verduidelijken, kunt u de leerlingen even laten brommen met één vinger op hun hals. Ze voelen dan hun stembanden trillen. U kunt de leerlingen als illustratie verschillende geluidsdragers laten zien (single of langspeelplaat, audiocassette, cd-rom, geheugenkaart). Vraag ze hoe het geluid op elke geluidsdrager is vastgelegd, en met wat voor speler je het geluid kunt afspelen. Demo 1 Het trillen van een stemvork zichtbaar maken. stemvork, bekerglas, (petrischaal, overheadprojector, pingpongballetje aan een touwtje) Doe water in het bekerglas. Sla de stemvork aan. Houd een van de benen van de trillende stemvork in het water. Het water wordt dan in beweging gebracht. U kunt deze proef ook als volgt uitvoeren. Doe een laagje water in de petrischaal. Zet de petrischaal op de overheadprojector. Sla de stemvork aan. Houd een van de benen van de trillende stemvork in het water. Op het scherm is dan goed te zien, hoe het water in beweging wordt gebracht. Nog een alternatief: Sla de stemvork aan. Laat het pingpongballetje (terwijl het aan het touwtje hangt) een van de trillende benen van de stemvork aanraken. Het zal dan wegspringen. Demo 2 Laten zien, hoe een trillende stemvork een golfspoor kan laten ontstaan. stemvork met schrijfstift, beroete plaat, overheadprojector, (vel carbonpapier, vel wit papier) Sla de stemvork aan. Trek de schrijfstift voorzichtig over de beroete plaat. Laat het golfspoor dat zo ontstaat, aan de leerlingen zien. Als u de beroete plaat op de overheadprojector legt, kunnen alle leerlingen zien hoe het golfspoor ontstaat. In plaats van een beroete plaat kunt u ook een vel carbonpapier gebruiken. Leg het carbonpapier op tafel met de carbonzijde naar boven. Leg er een dun velletje wit papier op. Sla de stemvork aan en trek de schrijfstift voorzichtig over het witte papier. Demo 3 Demonstreren van het verschijnsel resonantie. stemvork, (klankkastje) Sla de stemvork aan. Zet de onderkant van de stemvork op een tafelblad (of op het klankkastje). Het geluid is opeens een stuk luider. Demo 4 Demonstreren van het verschijnsel resonantie. twee stemvorken Zet de stemvorken neer zoals in figuur 2. Sla de ene stemvork aan. Laat de tweede stemvork meeresoneren. Demp de eerste stemvork. Vraag de leerlingen waar de toon vandaan komt die ze nu nog kunnen horen. Figuur 2 Waar komt het geluid vandaan? 2.2 Hoofdstuk Uitgangspunten Dit hoofdstuk is er vooral op gericht dat de leerlingen zich een aantal basisbegrippen en basisvaardigheden eigen maken. In dat kader wordt aandacht besteed aan: stoffen en voorwerpen die regelmatig in de lessen gebruikt zullen worden; de basisbegrippen volume, massa en dichtheid; het meten van massa en volume; het nauwkeurig meten van een hoeveelheid vloeistof met een maatcilinder; het werken met de formule voor dichtheid. Hoofdstuk 2 geeft u ook de mogelijkheid om in te gaan op het veilig werken tijdens practica. Het zal dan vooral gaan om het veilig werken met stoffen en met voorwerpen van glas. Het werken met de brander komt in hoofdstuk 3 aan de orde. In dit hoofdstuk wordt het werken tijdens de natuurkundelessen regelmatig vergeleken met het werken in de keuken. Door de overeenkomsten in uw lessen te 14

15 accentueren, kunt u de leerstof nauw laten aansluiten bij wat de leerlingen al weten. Vooral abstracte begrippen als massa, volume en dichtheid kunnen zo meer werkelijkheidswaarde krijgen. Tenslotte is het afmeten van volumes en massa's in de keuken een dagelijks terugkerende bezigheid. Zo werkt u ernaar toe dat de leerlingen die abstracte begrippen kunnen hanteren en met elkaar in verband brengen. Het woord stof wordt in dit hoofdstuk niet in een strikt scheikundige betekenis gebruikt. Het gaat in dit hoofdstuk met name om stoffen zoals de leerlingen die thuis en op school tegenkomen. Spiritus bijvoorbeeld wordt een stof genoemd, ook al is spiritus geen scheikundige verbinding. Stofeigenschappen zijn eigenschappen die de leerlingen in de praktijk kunnen gebruiken om stoffen te herkennen en van elkaar te onderscheiden. Bij dit hoofdstuk zijn drie onderzoeksopdrachten opgenomen. De leerlingen doen daarbij onder andere ervaring op met het maken van een werkplan en het schrijven van een verslag. Het is aan te raden om vooraf de vaardigheden 1, 8 en 9 achter in het handboek met de leerlingen door te nemen Paragraaf 1 Stoffen Als de leerlingen proef 1 en 2 hebben uitgevoerd, kunnen ze daarna de leerstof en opgaven van paragraaf 1 zelfstandig doorwerken. Bij proef 1 ontdekken de leerlingen hoe ze twee poeders (maïzena en poedersuiker) van elkaar kunnen onderscheiden. In dit geval blijkt de oplosbaarheid het kenmerkende verschil te zijn. Voor de leerlingen is dit een eerste kennismaking met een stofeigenschap. Bij proef 2 gaan de leerlingen met zestien verschillende stoffen aan het werk. We zetten een paar mogelijkheden op een rij. Vaste stoffen: ijzervijlsel, piepschuimbolletjes, suiker, zout, koperkrullen, kurk, kaarsvet, zinkpoeder, loodkorrels, koolstofpoeder. Vloeistoffen: afwasmiddel, spiritus, water, dieselolie, benzine, ammonia, alcohol, glycerine, terpentine. Gassen: lucht, aardgas (regelmatig bijvullen). Het is voldoende als er één set van zestien potjes aanwezig is voor elke acht (4 groepjes van 2) leerlingen. Ze kunnen de potjes onderling uitwisselen. We raden aan om voorafgaand aan proef 1 en 2 te bespreken, welke veiligheidsregels gelden voor het omgaan met stoffen Paragraaf 2 Materialen U zou deze keer kunnen beginnen met het doornemen van de leerstof. Daarbij kunt u leergesprek en uitleg elkaar laten afwisselen. Als aanknopingspunten voor korte leergesprekjes kunt u gebruikmaken van vragen zoals: Welke metalen voorwerpen kom je in de keuken tegen? Waarom worden ze speciaal van metaal gemaakt? Welke glazen voorwerpen kom je in de keuken tegen? Waarom worden ze speciaal van glas gemaakt? Waarom worden voor het roeren van hete gerechten houten lepels gebruikt, en geen lepels van metaal? Het is aan bevelen om verschillende voorwerpen van metaal, glas, plastic en aardewerk bij de hand te hebben. Dat geeft u de mogelijkheid aan te sluiten bij wat de leerlingen zelf al weten van stoffen en voorwerpen. Na de bespreking van de leerstof kunt u de leerlingen proef 2 laten uitvoeren. Deze proef geeft de leerlingen de gelegenheid een aantal eigenschappen van metalen zelf te onderzoeken. Geschikte metalen zijn: lood, aluminium, zink, ijzer, koper, messing en nikkel. Deze metalen zijn te verkrijgen bij winkels in sanitair en loodgietersmaterialen. U kunt natuurlijk ook aan muntstukken denken. Nog wat losse opmerkingen: Het is geen probleem om aan verschillende soorten plastic te komen. Zie afbeelding 10 van het handboek voor enkele voorbeelden. Op plastic voorwerpen wordt vaak met een lettercombinatie aangegeven om welke plasticsoort het gaat. U kunt uw leerlingen daarop attent maken. Laat ze zelf eens zoeken. Misschien wordt er tijdens lessen handvaardigheid iets gedaan aan het maken van keramiek. Daar kunt u dan (in overleg met uw collega handvaardigheid) weer op inspelen tijdens het behandelen van deze paragraaf Paragraaf 3 Massa en volume De leerlingen hebben vaak moeite met de begrippen volume en massa die in paragraaf 3 behandeld worden. Daarom lijkt het ons verstandig om eerst de leerstof te bespreken, voor de leerlingen de bijbehorende proeven (4 t/m 7) uitvoeren. Om de begrippen volume en massa meer werkelijkheidswaarde te geven, kunt u een verband leggen met het afmeten van een hoeveelheid stof. Daarvoor worden zowel maatbekers en -cilinders als weegschalen gebruikt. In de keuken vindt u voorbeelden die direct aansluiten bij de leefwereld van de leerlingen. Denkt u maar eens aan de gegevens op allerlei verpakkingen van voedingsmiddelen. In deze paragraaf vindt u ook nieuwe vaardigheden: het aflezen van een maatcilinder (vaardigheid 2); het werken met formules (vaardigheid 6). De vaardigheden die hier aan de orde komen, zullen de leerlingen in de volgende hoofdstukken opnieuw nodig hebben. Het loont dus de moeite om er nu wat extra aandacht aan te besteden. Ons inziens is het niet nodig om in de tweede klas al uitgebreid in te gaan op het afronden van uitkomsten van be- 15

16 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK rekeningen. Eventueel kunt u ze een vuistregeltje aan de hand doen. Proef 4 vooronderstelt dat de leerlingen kunnen werken met een balans. Nu worden er op scholen verschillende soorten balansen gebruikt. Daarom hebben we in het leerlingenboek geen basisvaardigheid voor het werken met een balans opgenomen. U zult daarvoor zelf een oplossing moeten vinden, afhankelijk van het type balans waarover u beschikt. Het is in ieder geval aan te raden om voorafgaand aan proef 3 de leerlingen met een balans te laten oefenen. In de proeven 5 en 7 leren de leerlingen een maatcilinder aflezen. In proef 6 moeten ze de formule: V = l b h gebruiken om het volume van een rechthoekig voorwerp te bepalen. Desgewenst kunt u ze voorafgaand aan de proeven een korte instructie geven. Nog enkele losse opmerkingen: U kunt flessen, maatbekers, melkpakken enzovoort gebruiken om de begrippen volume en inhoud toe te lichten. Handige hulpmiddelen zijn ook de kubieke decimeter en de kubieke meter van EUROFYSICA (artikelnummers en ). Er bestaan verschillende typen balansen. De triplebeam-bovenweger is het snelst in te stellen en af te lezen. De zogenaamde veerbalansen zijn om didactische redenen (verwarring met de krachtmeter) niet aan te bevelen. Als u niet kunt beschikken over één balans per twee (of drie) leerlingen, kunt u enkele balansen op verschillende plaatsen in het lokaal neerzetten. Misschien kunt u ook balansen lenen van uw scheikundecollega('s) Paragraaf 4 Dichtheid U zou de les kunnen beginnen met met een leergesprek over zware en lichte stoffen. Zo'n gesprek kan een goede inleiding vormen op proef 8. Voordat de leerlingen deze proef uitvoeren, moet het probleem hun duidelijk zijn: hoe kun je stoffen herkennen aan hun 'zwaarte'? Het antwoord kunnen ze daarna tijdens het practicum zelf ontdekken. U kunt demo 1 of demo 2 gebruiken als illustratie bij het geven van uitleg over dichtheid. In deze paragraaf wordt de formule voor dichtheid geïntroduceerd. Leerlingen vinden het werken met deze formule vaak lastig. Toch willen we ze ook met deze kant van het vak laten kennismaken. Formules horen er nu eenmaal bij, daar hoeft u geen doekjes om te winden. De leerlingen zullen het soort berekeningen dat ze nu moeten uitvoeren, in de toekomst vaker tegenkomen. U kunt natuurlijk zelf ook andere voorbeelden bedenken om mee te oefenen. 16 Demo 1 Introduceren van het begrip dichtheid. een blokje lood en een blok tempex met dezelfde massa Vraag de leerlingen wat zwaarder is, lood of tempex. Laat dan de beide voorwerpen zien en vraag aan de leerlingen welk voorwerp het zwaarste is. Laat daarna zien dat beide voorwerpen dezelfde massa hebben (bijvoorbeeld door ze aan weerskanten van een gelijkarmige hefboom te hangen). Gebruik dit als startpunt voor een uitleg dat het woord zwaar niet altijd duidelijk is, omdat niet zeker is of je het over de massa of de dichtheid hebt. Demo 2 Introduceren van het begrip dichtheid. de set gelijke massa s van EUROFYSICA ( ); deze bestaat uit drie blokken met dezelfde doorsnede en dezelfde massa (100 g), maar met verschillende lengtes; de blokken zijn gemaakt van aluminium, perspex en messing Laat zien dat alle drie blokken dezelfde massa hebben (bijvoorbeeld door ze aan weerskanten van een gelijkarmige hefboom te hangen). Vraag daarna aan de leerlingen hoe dat kan. 2.3 Hoofdstuk Uitgangspunten Hoofdstuk 3 heeft twee hoofddoelen. Het eerste is dat de leerlingen kennis en inzicht verwerven over enkele belangrijke onderdelen van de leerstof: fasen en fase-overgangen (inclusief smeltpunt/stolpunt en kookpunt); temperatuur, de temperatuurschaal van Celsius, de thermometer; lucht, de atmosfeer, luchtdruk (atmosferische druk). Het gaat bij deze leerstof om basiskennis die door alle leerlingen beheerst moet worden. Daarom is de behandeling van de begrippen smeltpunt/stolpunt en kookpunt relatief eenvoudig gehouden. Een aantal complicerende factoren wordt niet genoemd. (Zie daarover ook de lessuggesties bij paragraaf 3.) Het tweede hoofddoel van dit hoofdstuk is dat de leerlingen zich een aantal practicumvaardigheden eigen maken. De belangrijkste van die vaardigheden is het veilig kunnen werken met de brander (vaardigheid 3) en het werken met tabellen en grafieken (vaardigheid 7. Daarnaast kunt u ook aandacht besteden aan het aflezen van

17 een thermometer en aan het verdelen van taken tijdens een proef Paragraaf 1 Vast, vloeibaar en gasvormig U kunt de behandeling van deze paragraaf starten door met de leerlingen te praten over allerlei weersverschijnselen waarbij water een rol speelt. De verschillende fasen en fase-overgangen komen in zo'n leergesprek vanzelf aan de orde. Het kan handig zijn om de weersverschijnselen en de bijbehorende fasen en faseovergangen op het bord te inventariseren. Het is belangrijk om te benadrukken dat waterdamp onzichtbaar is; leerlingen vergeten dat gemakkelijk. Met demo 1 kunt u het verschil tussen de onzichtbare waterdamp en de zichtbare nevel duidelijk laten zien. Om het begrip kristalstructuur toe te lichten, kunt u de leerlingen een aantal verschillende kristalvormen laten zien. Uw collega's aardrijkskunde en/of scheikunde kunnen u waarschijnlijk wel aan een aantal grotere kristallen helpen. Demo 1 Laten zien dat waterdamp onzichtbaar is/dat er pas iets te zien is als de waterdamp condenseert en overgaat in een zichtbare nevel van kleine waterdruppeltjes. erlenmeijer, doorboorde kurk met buisje, brander, driepoot, gaasje, stuk zwart papier Doe een paar cm water in de erlenmeyer en sluit de erlenmeijer af met de kurk. Breng het water aan de kook. Houd het zwarte papier achter de opstelling zodat de leerlingen goed kunnen waarnemen: dat er vlak boven het buisje niets te zien is; dat er pas op enige afstand van het buisje een (zichtbare) nevel ontstaat. Vraag de leerlingen hoe het komt dat de waterdamp pas op enige afstand van het buisje condenseert Paragraaf 2 Thermometers Afhankelijk van wat de leerlingen al weten, kunt u de leerstof in deze paragraaf meer of minder uitgebreid bespreken. Het uitvoeren van proef 3 kan de plaats innemen van een bespreking van de Celsiusschaal. Om de leerstof wat meer kleur te geven, zou u de leerlingen een aantal verschillende thermometers kunnen laten zien. Een buitenthermometer, een gewone koortsthermometer, een digitale koortsthermometer, enkele chemie-thermometers (waaronder een zeer lange), een ouderwetse weckthermometer, enzovoort. U zou ze daarbij ook kunnen wijzen op: de verschillen in grootte tussen vloeistofreservoirs; het verschil in meetbereik; het verschil in afstand tussen opeenvolgende graadstrepen. Dat is meteen een goede voorbereiding op opgave 16. U kunt het meten met de computer introduceren aan de hand van de extra stof over elektronische thermometers. Als u een demonstratiemeting uitvoert, kunt u de leerlingen met behulp van een beamer laten meekijken. Veiligheid In proef 2 maken de leerlingen voor het eerst kennis met de brander. Achter in het handboek wordt beschreven hoe de leerlingen met een brander moeten werken (vaardigheid 3). Voordat de leerlingen aan proef 2 beginnen, zult u ze moeten wijzen op de veiligheidsregels waaraan ze zich moeten houden. U kunt dan ook demonstreren hoe ze de brander moeten aanzetten, de vlam moeten regelen, enzovoort. Wij adviseren om de veiligheidsregels voor de leerlingen op papier te zetten. Ze staan niet in het leerlingenboek, omdat het niet mogelijk is regels te geven die in elke situatie gelden. U zult de formulering van de regels moeten aanpassen aan de situatie op uw school. Zie figuur 3 voor enkele suggesties: Figuur 3 enkele veiligheidsregels VEILIGHEIDSREGELS 1 Gebruik een elastiekje of haarband, als je lang haar hebt. Rol wijde mouwen op. 2 Gebruik een veilgheidsbril, handschoenen en/of een practicumjas, als je docent dat gezegd heeft. 3 Houd je precies aan de instructies bij het aansteken, regelen en uitdoen van de brander. 4 Laat de brander nooit alleen, als die met een blauwe vlam brandt. 5 Richt de opening van een reageerbuis waarin je iets verhit, nooit op anderen of op jezelf. 6 Verlaat in geval van nood meteen het lokaal. Gebruik één van de vluchtroutes: a... b... 7 Laat deze vluchtroutes vrij: versper ze nooit met tassen, stoelen of krukken Het is aan te bevelen met uw collega( s) afspraken te maken over de veiligheidsregels die tijdens practica gelden. Een practicumreglement waarin alle regels overzichtelijk en duidelijk zijn opgeschreven, is geen overbodig stuk papier. De betrokken docenten zullen de leerlingen wel regelmatig op de bepalingen in dit reglement moeten wijzen. 17

18 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Paragraaf 3 Kookpunt en smeltpunt Figuur 4 opstelling voor de proef van Franklin Bij proef 4 maken de leerlingen kennis met een aantal belangrijke practicumvaardigheden. Een paar praktische opmerkingen vooraf: Het is aan te raden om vooraf iets te zeggen over de werkverdeling die de leerlingen tijdens deze proef moeten aanhouden. Wijs de leerlingen erop dat ze meteen moeten beginnen met het meten van de temperatuur, nadat ze de brander onder het bekerglas hebben geschoven. De leerlingen moeten de meetresultaten van proef 4 noteren in een tabel en daarna verwerken tot een grafiek. Achter in het handboek wordt beschreven hoe de leerlingen daarbij te werk moeten gaan (vaardigheid 7). Het is aan te raden om dat vooraf een keer voor te doen. Er kan meer over het kookpunt van water en het smeltpunt van ijs gezegd worden dan in deze paragraaf gebeurt. Buiten beschouwing blijven bijvoorbeeld de volgende verschijnselen: Zeer zuiver water kan verhit worden tot boven de 100 o C zonder te koken (oververhitting). Zeer zuiver water kan afgekoeld worden tot onder de 0 o C zonder te bevriezen (onderkoeling). Water waarin een stof als keukenzout opgelost is, kookt bij een hogere temperatuur dan 100 o C. (Dit verschijnsel komt wel aan de orde in onderzoeksopdracht 1.) Het kookpunt van water is hoger dan 100 o C als de druk boven het water hoger is dan de standaarddruk; het is lager dan 100 o C als de druk boven het water lager is dan de standaarddruk (1 atm of 760 mm Hg). Het smeltpunt van ijs is lager dan 0 o C als de druk op het ijs hoger is dan de standaarddruk. Als u toch aan enkele van deze verschijnselen aandacht wilt besteden, kunt u daarvoor een van de demo's 2 t/m 4 gebruiken. Demo 2 Laten zien dat het kookpunt van water lager wordt, als de druk op het water afneemt. brander, driepoot, gaasje, lucifers, rondbodemkolf, rubber stop waar een thermometer doorgestoken is Doe een laagje water in de kolf. Breng het water aan de kook. Sluit de kolf af met de rubber stop zodra het water kookt. Maak de opstelling die in figuur 4 getekend is. Giet vervolgens koud water over de kolf. Het water zal weer gaan koken, maar nu bij een lagere temperatuur. Let op: het thermometerreservoir moet zich na het omkeren in de vloeistof bevinden. Deze proef staat bekend als de proef van Franklin. Demo 3 Dit is een alternatief voor demo 2. vacuümpomp, luchtpompklok, veiligheidsscherm, bekerglas met heet water (tegen de 100 o C) Zet het bekerglas met heet water onder de klok. Zet het veiligheidsscherm voor de klok. Pomp de lucht uit de klok. Al gauw zal het water beginnen te koken. N.B. Een nadeel van deze proef is, dat de vacuümpomp zeer vochtige lucht moet wegpompen. Demo 4 Laten zien dat het kookpunt van water hoger wordt, als er zout aan het water wordt toegevoegd. brander, driepoot, gaasje, lucifers, bekerglas, thermometer, keukenzout Breng wat water in het bekerglas aan de kook. Laat een leerling de temperatuur van het water op de thermometer aflezen. Voeg daarna een flinke schep zout aan het water toe. Laat de leerling even later de temperatuur opnieuw aflezen. U kunt deze meting ook uitvoeren met de computer. 18

19 2.3.5 Paragraaf 4 Water als oplosmiddel In deze paragraaf maken de leerlingen kennis met oplossingen en oplosmiddelen. We raden aan om veel concrete voorbeelden te laten zien. Enkele suggesties: Voorbeelden van oplossingen: kraanwater, azijn, sevenup, appelsap, thee, wijn, bier, cola... Voorbeelden van oplosmiddelen: water, alcohol, wasbenzine, aceton... Over de gezondheidseffecten van frisdranken is op internet veel informatie (en wat daarvoor doorgaat) te vinden. Dit onderwerp leent zich daarom goed om de leerlingen informatie te laten verzamelen en beoordelen. De leerlingen zullen merken dat de sites elkaar soms vierkant tegenspreken. Dat roept vanzelf de vraag op, hoe je erachter kunt komen of de informatie op een site wel klopt of niet? Bij proef 5 laten we in het midden hoe het gedestilleerde water getest moet worden. U kunt ervoor kiezen om het destillaat van een van de groepen zelf even in te dampen. Als u de leerlingen het destillaat laat indampen, is het goed vooraf een duidelijk instructie te geven. Demo 5 Laten zien dat Spa opgelost koolstofdioxide bevat. fles Spa (of een andere frisdrank met prik), ballon, wasfles met kalkwater Draai de dop van de fles. Stulp onmiddellijk daarna een ballon over de flessehals. Het vrijkomende gas zal de ballon langzaam opblazen. Desgewenst kunt u met behulp van de wasfles met kalkwater aantonen dat het gas koolstofdioxide is Paragraaf 5 Lucht en luchtdruk In een leergesprek kunt u ingaan op het belang van de lucht waarin we leven. Geschikte thema's zijn: wind, storm, tornado's, ademen, zuurstofgebrek, luchtballonnen, vliegtuigen, parachutes, stroomlijnvorm, luchtbanden, enz. Met deze en dergelijke voorbeelden kunt u het onderwerp van deze paragraaf een stuk concreter maken. We raden aan om de demo s 7 en 8 uit te voeren, als introductie op de leerstof in deze paragraaf. U kunt de begrippen luchtdruk en tegendruk daarna behandelen aan de hand van de demo's 9 t/m 13. De demo's maken veel duidelijk en vallen meestal erg bij de leerlingen in de smaak. Dat lucht gewicht heeft, is voor leerlingen nog niet zo vanzelfsprekend. U kunt de conceptcartoon in figuur 5 gebruiken om hier een leergesprek over te beginnen. Bij de verklaring van de waargenomen verschijnselen zal het vaak nodig zijn nadrukkelijk te zeggen, dat lucht alleen kan drukken (vandaar luchtdruk ) en nooit kan trekken. De Maagdenburgse halve bollen worden op elkaar gedrukt, het limonadeblik wordt in elkaar gedrukt, enzovoort. Tot slot een los stukje informatie. Tot 1978 is bij elke beklimming van de Mount Everest (8848 m) gebruikgemaakt van zuurstofcilinders. In dat jaar is het de Oostenrijkers R. Messner en P. Habeler als eersten gelukt deze berg te beklimmen zonder flessen met zuurstof mee naar boven te nemen. Demo 6 Laten zien hoe wijn kan worden gedestilleerd. destillatieopstelling, gasbrander, driepoot, gaasje, wijn, enkele kooksteentjes Vul de kolf voor ongeveer één derde met wijn. Voeg enkele kooksteentjes toe. Zet het koelwater aan. Verwarm de wijn voorzichtig tot hij kookt. Regel de vlam dan zo dat er ongeveer één druppel destillaat per seconde wordt opgevangen. Ga hier ongeveer vijf minuten mee door. Laat de leerlingen ten slotte zelf bepalen uit welke stof het destillaat (grotendeels) bestaat. 19

20 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Figuur 5 conceptcartoon lucht; naar een idee in: Stuart Naylor en Brenda Keogh, Concept Cartoons in Science Education Demo 7 Laten zien dat lucht een rol speelt bij het leegschenken van een fles. twee identieke plastic flessen waarvan één een gat in de bodem heeft, (statiefmateriaal) Vul de fles zonder gat met water. Klem de fles eventueel omgekeerd vast m.b.v. het statiefmateriaal. Laat de fles leeglopen, terwijl een leerling de tijd bijhoudt. Herhaal de proef met de fles die een gat in de bodem heeft (zorg dat de leerlingen het gat niet zien door tijdens het vullen en vastklemmen uw duim op het gat te houden). Laat weer een leerling de tijd bijhouden. Vraag de leerlingen na afloop hoe het kan dat de tweede fles veel sneller leegliep. Demo 8 Aantonen dat lucht voor ongeveer 20 % bestaat uit zuurstof. luchtpompklok/fosforklok met stop, ring van kurk, schaaltje van porselein met zand, stukje fosfor, breinaald, brander, lucifers N.B. Deze proef moet in de zuurkast uitgevoerd worden, met inachtneming van de vereiste veiligheidsmaatregelen. Leg het schaaltje met zand op de ring. Laat de ring drijven in de bak met water. Leg een stukje fosfor op het zand. Zet meteen daarna de klok in de bak, om het schoteltje heen. U hebt dan de opstelling die in figuur 6 getekend is. 20

21 Figuur 6 Hoeveel zuurstof zit er in de lucht? Maak de punt van de breinaald heet in de vlam van de brander. Steek de fosfor met de breinaald aan (via de opening boven in de klok) en sluit de klok meteen daarna met de stop af. De klok wordt meteen gevuld met witte rook. Na enige tijd brandt de fosfor niet meer. Het waterpeil in de bak dat eerst gestegen is (doordat de lucht in de klok uitzet) daalt sterk en in de klok stijgt water omhoog. Als u een schaalverdeling op de klok aangebracht hebt, kunnen de leerlingen zien dat ongeveer 20% van de lucht tijdens de proef verbruikt is. De fosfor begint weer te branden, als de stop uit de klok gehaald wordt. Demo 9 demonstreren van de vacuümpomp; introduceren van het begrip vacuüm NODIG vacuümpomp, luchtpompklok, pak vacuümkoffie, veiligheidsscherm Laat de leerlingen van tevoren controleren, dat het pak koffie hard is. Leg het pak onder de klok. Zet het veiligheidsscherm voor de klok. Pomp de lucht rond het pak weg. Het pak zwelt op (het is dus niet echt vacuüm). Demo 10 laten zien hoe sterk de luchtdruk is vacuümpomp, stel Maagdenburgse halve bollen Gebruik twee of vier leerlingen als paarden. Let er daarbij op, dat er geen ongelukken kunnen gebeuren als de bollen onverhoopt toch los zouden schieten. U kunt de halve bollen ook ophangen aan een haak, en er dan een leerling met zijn volle gewicht aan laten hangen. Demo 11 Laten zien hoe een vacuümpomp de luchtdruk laat verdwijnen. vacuümpomp, luchtpompklok, zuignap, gewichtje, veiligheidsscherm Leg uit dat een zuignap werkt als een soort Maagdenburgse halve bol: de luchtdruk houdt de zuignap tegen (bijvoorbeeld) de tafel gedrukt, omdat de druk onder de zuignap lager is dan de druk van buitenaf op de zuignap. Druk de zuignap vast tegen de binnenkant van de klok, en hang er een gewichtje aan. Zet de klok op het plateau van de vacuümpomp. Zet het veiligheidsscherm voor de klok. Pomp de lucht uit de klok. Na enige tijd zal de zuignap naar beneden vallen. Demo 12 Laten zien hoe sterk de luchtdruk is. leeg limonadeblik, brander, driepoot, gaasje, lucifers Doe een bodempje water in het limonadeblik. Breng het water met de brander aan de kook. Laat het water enige tijd doorkoken. Zet daarna de brander uit, schroef de dop op het blik en giet wat (ijs)koud water over het blik heen. Even later zal het blik door de luchtdruk in elkaar gedrukt worden. Een alternatief is de volgende proef: Neem een plastic fles met schroefdop. Doe een dun laagje spiritus in de fles en zet de fles (zonder dop) in water dat bijna kookt. De spiritus zal gaan koken en de lucht uit de fles verdrijven. Haal de fles na enige tijd uit het hete water en draai de dop stevig op de fles. Als de damp in de fles condenseert, ontstaat er een onderdruk en wordt de fles in elkaar gedrukt. Demo 13 Demonstreren van de tegendruk. vacuümpomp, luchtpompklok, ballon, veiligheidsscherm Blaas de ballon een eindje op en knoop hem dicht. Leg de ballon onder de klok. Zet het veiligheidsscherm voor de klok. Pomp de lucht onder de klok weg. De ballon zal sterk opzwellen. U kunt in plaats van een ballon ook een negerzoen, marshmellow of zakje chips onder de klok leggen; het resultaat is altijd de moeite waard. 21

22 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK 2.4 Hoofdstuk Uitgangspunten Dit hoofdstuk is bedoeld als een eerste introductie op de leerstof over warmte en energie. Een belangrijk doel is dat de leerlingen een goed inzicht krijgen in de verschillende vormen van warmtetransport. Verder wordt er in het hoofdstuk aandacht besteed aan het proces van verbranding in een gaskachel of cv-ketel. Het onderwerp warmtetransport is moeilijker dan wel eens gedacht wordt. Leerlingen hebben er vaak moeite mee te onderscheiden welke vorm van warmtetransport in een bepaalde situatie (vooral) een rol speelt. Vandaar dat er in dit hoofdstuk veel uiteenlopende voorbeelden van warmtetransport gegeven worden. Het past in de concentrische opzet van Nova om moeilijke begrippen stap-voor-stap in te voeren. Van een begrip als warmte wordt in hoofdstuk 4 dan ook geen formele definitie gegeven. In plaats daarvan proberen we de leerlingen een indruk te geven van waar het begrip warmte in de praktijk voor kan staan. Ook al zal die indruk beslist niet volledig zijn, toch krijgen de leerlingen inzicht in enkele essentiële aspecten van het warmtebegrip (zoals het onderscheid tussen warmte en temperatuur). Door veel aandacht te geven aan de hoofdcontext van dit hoofdstuk (verbranden en verwarmen) kunt u de leerstof een stuk dichter bij de leerlingen brengen. Daarbij kunt u ingaan op warmtebronnen in de keuken, manieren om huizen te verwarmen, goede en slechte warmtegeleiders in huis, zonneverwarming enzovoort. Vaak is het mogelijk om de leerlingen hiervan concrete voorbeelden te laten zien Paragraaf 1 Warmtebronnen In paragraaf 1 wordt het begrip warmte geïntroduceerd. Om de leerlingen meer vat op dit abstracte begrip te geven, wordt er een verband gelegd met de hoeveelheid verbrande brandstof. Schematisch: meer brandstof verbranden meer warmte meer heet water (van 100 C) U kunt dit verband introduceren aan de hand van proef 1. We raden aan om deze proef zorgvuldig na te bespreken, en daarbij in te gaan op het verschil tussen temperatuur en warmte: dezelfde hoeveelheid warmte veroorzaakt de ene keer (als je weinig water verwarmt) een grotere temperatuurstijging dan de andere keer (als je veel water verwarmt). U kunt het verband tussen warmte en temperatuur ook toelichten aan de hand van afbeelding 4 in het handboek. Natuurlijk krijgen de leerlingen in deze paragraaf geen complete voorstelling van het natuurkundige begrip warmte. Wel beginnen ze te begrijpen waar dit begrip in de praktijk van het dagelijks leven voor staat. Eventueel kunt u ook nog ingaan op de prijs die je voor een bepaalde hoeveelheid warmte moet betalen. Hoe meer water je moet verwarmen, hoe meer aardgas/elektrische energie je nodig hebt, hoe meer geld je kwijt bent. Als illustratie kunt u de leerlingen laten uitzoeken hoeveel geld je kwijt bent voor 10 minuten douchen Paragraaf 2 Aardgas verbranden In uw uitleg bij deze paragraaf zou u even in kunnen gaan op de opbouw van het hoofdstuk. Paragraaf 2 gaat over het verbranden van brandstoffen, met als context de cvketel. De paragrafen 3, 4 en 5 gaan over de warmte die zo'n cv-ketel levert: hoe verspreidt die warmte zich door het huis? U kunt de leerstof in paragraaf 2 presenteren aan de hand van de demo's 1 t/m 5. De demo's 1 en 2 illustreren de voorwaarden voor verbranding. De demo's 3 en 4 laten zien welke verbrandingsproducten bij het verbranden van aardgas ontstaan. Demo 5 is een nuttige proef om de begrippen volledige en onvolledige verbranding toe te lichten. Demo 1 Verduidelijking van het begrip ontbrandingstemperatuur. schuurpapier, kwastje, rode fosfor, lucifers Probeer een lucifer aan te strijken op een stukje van het schuurpapier. Dit lukt niet. Breng daarna met het kwastje wat rode fosfor op het schuurpapier aan. Strijk de kop van de lucifer opnieuw langs het schuurpapier. Deze keer ontbrandt de kop wel. Demo 2 Laten zien dat kaarsvet spontaan ontbrandt als de ontbrandingstemperatuur wordt bereikt. porseleinen schaaltje, brander, driepoot, gaasje, kaarsvet Doe enkele stukken kaarsvet in het schaaltje en verhit flink. Het kaarsvet zal smelten en beginnen te walmen. Even later zal de walm vanzelf vlam vatten. Bespreek tot slot met de leerlingen waardoor het kaarsvet ontbrandt. 22

23 Demo 3 Laten zien dat wit kopersulfaat kan dienen als indicator voor water. bekerglas, brander, driepoot, gaasje, lucifers, wit kopersulfaat, spuitbus met water Doe een bodempje wit kopersulfaat in het bekerglas. Voeg een beetje water toe. Het kopersulfaat kleurt blauw. Verhit het kopersulfaat vervolgens voorzichtig. Het (kristal)water verdwijnt dan en het kopersulfaat wordt weer wit. Demo 4 Laten zien dat bij de verbranding van aardgas water(damp) en koolstofdioxide ontstaat. brander, reageerbuis, bekerglas, stolp, stop met twee gaten, glazen trechtertje, diverse glazen buisjes, waterstraalpomp, wit kopersulfaat, kalkwater Bouw de opstelling die in figuur 7 is getekend. Schakel de waterstraalpomp in. Steek daarna de brander aan. Laat de brander branden met een blauwe, niet al te hete vlam. Laat de opstelling een kwartier staan. Bekijk dan samen met de leerlingen wat er gebeurd is. Bespreek ten slotte wat deze proef aantoont. Figuur 7 Welke stoffen krijg je als je aardgas verbrand? Demo 5 Illustreren van het verschijnsel onvolledige verbranding. brander, porseleinen schaaltje, lucifers Steek de brander aan. Laat de luchtregelknop dicht. Houd het schaaltje in de gele vlam. Laat de leerlingen de roetaanslag zien. Bespreek ook waardoor de vlam geel is (gloeiende roetdeeltjes). Draai vervolgens de luchtregelknop open. Houd het schaaltje in de blauwe vlam. Laat zien dat er nu geen roetaanslag optreedt Paragraaf 3 Geleiding In de paragrafen 3 t/m 5 komt steeds terug dat geleiding, stroming en straling de warmte altijd in dezelfde richting vervoeren: van de plaats met de hoogste naar de plaats met de laagste temperatuur. In paragraaf 3 wordt dat beschreven voor het geval van een hete radiator. Het is goed erop wijzen dat het temperatuurverschil tussen de binnen- en de buitenkant van de radiator na enige tijd niet meer verandert: het warmtetransport wordt door een constante temperatuurverschil in stand gehouden (er wordt dus geen temperatuur vervoerd ). Dit kunt u toelichten aan de hand van de demo's 6 en 7. U kunt het onderwerp warmtegeleiders introduceren met een vraag als: Waarom is de knop van een radiator gemaakt van plastic en niet van metaal? Zo n vraag kan een leergesprek op gang brengen, waarin allerlei voorbeelden van goede en slechte warmtegeleiders de revue passeren. U kunt de leerlingen bijvoorbeeld op een rij laten zetten wat goede en wat slechte warmtegeleiders zijn in afb. 13. Het uitvoeren van proef 4 sluit daar uitstekend op aan. Opmerking: het deksel dat bij proef 4 nodig is, kan ook een plastic plaatje of iets dergelijks zijn. U kunt tot slot een leergesprek houden naar aanleiding van de conceptcartoon in figuur 8 op de volgende bladzij. Op die manier kunt u controleren of de leerlingen echt begrepen hebben: dat de warmte vervoerd wordt van de plaats met de hoogste temperatuur naar de plaats met de laagste temperatuur; dat een isolerende stof dit proces vertraagt en daarom net zo goed gebruikt kan worden om dingen warm te houden als om dingen koud te houden. Demo 6 laten zien dat er tussen de uiteinden van een metalen staaf die aan één uiteinde verwarmd wordt, na verloop van tijd een constant temperatuurverschil bestaat metalen staaf met rechthoekige doorsnede, thermochroomstiften, statiefmateriaal, brander, lucifers Breng op de zijkant van de staaf een laag kleurstof aan; het is ook mogelijk meerdere banen kleurstof aan te brengen. Klem de staaf horizontaal vast. Verhit het ene uiteind van de staaf met behulp van de brander. Na enige tijd stelt zich een temperatuurverloop in dat niet meer verandert; het punt waar de kleur omslaat, verandert dan niet meer van plaats. 23

24 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK Figuur 8 conceptcartoon warmte; naar een idee in: Stuart Naylor en Brenda Keogh, Concept Cartoons in Science Education Figuur 9 voortplanting van warmte Demo 7 Dit is een alternatief voor demo 6. warmtevoortplantingsstaaf, statiefmateriaal, brander, lucifers Zie figuur 9. Breng lucifers aan in de gaatjes; de koppen van de lucifers moeten het metaal van de staaf raken. Klem de staaf horizontaal vast. Verhit het ene uiteinde van de staaf met de brander. De luciferkoppen zullen tot op een bepaalde afstand van de gasvlam ontbranden; ze doen dat alleen in het gebied waar de temperatuur van de staaf de ontbrandtemperatuur van de luciferkop bereikt. 24

25 Demo 8 Laten zien dat de ene stof een betere warmtegeleider is dan de andere. het toestel van Ingenhousz en/of het toestel van Hopkins De proeven die u met deze toestellen kunt doen, zullen ongetwijfeld bekend zijn Paragraaf 4 Stroming U kunt de behandeling van deze paragraaf beginnen door de leerlingen proef 5 en 6 te laten uitvoeren. Proef 6 moet voorzichtig uitgevoerd worden; de leerlingen moeten oppassen dat ze zich niet branden en dat de papieren spiraal niet in brand vliegt. Wijs ze hier nadrukkelijk op, voorafgaand aan het practicum. Na proef 6 hoeft u de leerlingen niet meer uit te leggen wat convectie is. Wat wel uitleg vraagt, is de verklaring van dit verschijnsel; daar hebben de leerlingen vaak veel moeite mee. Eventueel zou u deze leerstof ook kunnen overslaan. Wanneer u er wel aandacht aan besteedt, kunnen de demo's 9, 10 en 11 uw uitleg verlevendigen. Demo 9 Laten zien hoe de stroming in een huiskamer eruitziet. doos of kist, plaat perspex, waxinelichtje, wierookstokje of ander rookproducerend voorwerp Maak van de doos of kist een model van een kamer. Sluit de doos aan de voorkant af met een perspex wand. Zet linksonder in de doos het waxinelichtje neer. Maak vlak boven het waxinelichtje een kleine opening in de wand van de doos. Breng daarin een sigaret, een wierookstokje of iets dergelijks aan. Steek het waxinelichtje en het wierookstokje of de sigaret aan. De rook maakt dan zichtbaar hoe de lucht gaat circuleren. Demo 10 Laten zien hoe in een cv-installatie zonder pomp een stroming ontstaat. circulatiebuis (vierkant raam met vulopening), statiefmateriaal, brander, lucifers, kaliumpermanganaat Verwarm de buis linksonder met een kleine blauwe vlam. De watercirculatie kan zichtbaar worden gemaakt door een paar kristallen kaliumpermanganaat in het water te laten vallen. Demo 11 Laten zien hoe warm water opstijgt in koud water. kleine erlenmeyer, stop met twee openingen, heet water, kleurstof, grote bak met koud water Vul de erlenmeyer met heet gekleurd water (bijvoorbeeld kaliumpermanganaat). Sluit de erlenmeyer af met de stop. Wanneer de erlenmeyer op de bodem van de bak met koud water wordt gezet, zal het warme water omhoog stijgen Paragraaf 5 Straling Straling is een moeilijk begrip omdat straling zo ongrijpbaar is. Om de leerlingen er wat vat op te geven, wordt warmtestraling in paragraaf 5 vergeleken met licht. Daarbij aansluitend kunt u de leerlingen wijzen op het verschillende effect van straling en stroming. Straling verwamt de oppervlakken die de straling absorberen; stroming verwarmt de lucht waarin de stroming optreedt. Paragraaf 5 vraagt ons inziens nogal wat uitleg. Demo 12 kan die uitleg effectief ondersteunen. Met deze proef kunt u precies laten zien wat bedoeld wordt met warmtetransport door straling. Dat er iets van de ene naar de andere reflector gestraald wordt, zal voor elke leerling duidelijk zijn. Eventueel kunt u ook aandacht besteden aan het gebruik van warmtestraling in de keuken. Zie bijvoorbeeld de informatie over grillen en roosteren in de keuzestof (paragraaf 7 Eten klaarmaken) van het handboek. Demo 12 Laten zien dat straling warmte vervoert. twee parabolische reflectoren, brander, in benzine gedrenkt watje, lucifers, metalen kogel Zet de reflectoren op een afstand van twee meter van elkaar. Verhit een kogel in het brandpunt van de ene reflector met een brander. Houd het watje in het brandpunt van de andere reflector. Na enige tijd zal het watje beginnen te branden DiAc Ons huis wordt verwarmd door een cv-installatie, waarin aardgas verbrand wordt. Hoeveel aardgas er wordt verbruikt, hangt af van de temperatuur buiten, de isolatie en nog een aantal factoren. Met de computerles kun je de computer het aardgasverbruik laten uitrekenen. 25

26 DEEL 2 HOOFDSTUK VOOR HOOFDSTUK 2.5 Hoofdstuk Uitgangspunten Dit hoofdstuk hoofdstuk 5 komt voor het eerst in Nova het onderwerp elektriciteit aan bod. Het gaat om een eerste kennismaking. Geen enkel onderdeel van de leerstof wordt nu al volledig behandeld. We willen met dit hoofdstuk vooral bereiken dat de leerlingen zich achtergrondkennis eigen maken over de alledaagse aspecten van elektriciteit: snoeren, schakelaars, lampjes, elektrische apparaten, de kwh-meter, de energierekening, zekeringen, de meterkast enzovoort. Dat verkleint de kans dat elektriciteit in de derde klas een struikelblok wordt. Dat risico is er zeker wanneer de leerlingen zich nooit met de alledaagse kanten van elektriciteit beziggehouden hebben. Leerlingen die iets van de praktische kant van elektriciteit afweten, krijgen in dit hoofdstuk de kans hun kennis op verschillende punten te verdiepen. Er komt bijvoorbeeld een aantal belangrijke theoretische begrippen aan de orde: spanning, vermogen en energie(verbruik). Afhankelijk van de voorkennis die al bij de leerlingen aanwezig is, kunt u bij het behandelen en toetsen van de leerstof meer of minder aandacht aan de theorie besteden. De beheersing van de theorie hoeft nog niet optimaal te zijn. Alle begrippen komen uitgebreid terug in het derde leerjaar. De hoofdcontext van hoofdstuk 5 is Elektriciteit thuis. We gaan vooral in op aspecten van elektriciteit die de leerlingen thuis kunnen tegenkomen. Door enkele thuisopdrachten als huiswerk op te geven, kunt u bevorderen dat de leerlingen daar thuis ook echt naar gaan kijken. De leerstof krijgt op die manier meer reliëf dan wanneer ze alleen op papier met elektriciteit bezig zijn Paragraaf 1 De stroomkring U kunt de behandeling van deze paragraaf beginnen met een korte inleiding op proef 1. U zou ook een kort leergesprek kunnen houden over de concept cartoon in figuur 10. Nadat de leerlingen proef 1 uitgevoerd hebben, kunnen ze de leerstof en opgaven zelfstandig doorwerken. Met demo 1 kunt u wat dieper op de leerstof ingaan. Naar aanleiding van de demonstratie kunt u bespreken, waarom water en elektriciteit een gevaarlijke combinatie kunnen vormen. Demo 2 is een leuke illustratie bij de leerstof. Met deze demo kunt u het verschil tussen een open en een gesloten stroomkring spelenderwijs duidelijk maken. We raden aan om proef 2 als volgt voor te bereiden. Zet van te voren een lijst met te onderzoeken stoffen op het bord. Noteer achter elke stof een voorwerp dat van die stof gemaakt is. Sommige voorwerpen hoeft u niet ter beschikking te stellen, omdat leerlingen die zelf al in hun bezit hebben. De lijst op het bord zou er zo uit kunnen zien: - koper (elektriciteitsdraad); - pvc (elektriciteitsbuis) - staal (paperclip, schaar, spijker); - lood (strip); - koolstof (binnenste van een potlood); - glas (reageerbuis, bekerglas, ruit); - rubber (slang bunsenbrander); - zink (strip); - hout (blokje); enzovoort. In de proeven in dit hoofdstuk wordt als spanningsbron steeds een batterij opgegeven. Dat werkt naar onze ervaring het prettigst. Leerlingen zijn vertrouwd met batterijen, terwijl een voeding voor de meesten van hen een onbekend apparaat is. Ook ontstaan er geen problemen als de leerlingen per ongeluk eens kortsluiting maken. Batterijen hebben ook nadelen: ze zijn duur en milieuonvriendelijk. Als u om die redenen geen batterijen wilt gebruiken, kunt u de practica ook uitvoeren met voedingen. Laat de leerlingen bij voorkeur werken met een vaste spanning (bijvoorbeeld 6 V wissel- of gelijkspanning). 26

27 Figuur 10 conceptcartoon elektriciteit; naar een idee in: Stuart Naylor en Brenda Keogh, Concept Cartoons in Science Education Demo 1 Laten zien dat zout water stroom geleidt. U kunt deze demonstratieproef ook gebruiken als illustratie bij onderzoek 1 Water als geleider. twee bekerglazen: één met gedestilleerd water en één met kraanwater; twee elektroden, gloeilamp in voet, snoeren Zet de twee elektroden in het bekerglas met kraanwater. Maak de schakeling die in figuur 11 getekend is. De aansluitspanning is 230 volt (wees dus voorzichtig). Het kraanwater blijkt matig te geleiden (de lamp gloeit zwak op). Spoel de elektroden af. Zet ze in het bekerglas met gedestilleerd water. Dit blijkt niet te geleiden. Voeg daarna langzaam wat zout aan het water toe. Zodra het zout is opgelost, begint de lamp te gloeien. Hoe dieper de elektroden zich in het water bevinden, hoe beter de geleiding is. N.B. Zeg nadrukkelijk tegen de leerlingen dat ze thuis nooit proeven mogen doen met 230 volt netspanning. Figuur 11 Geleidt water? 27